PI/Cr钝化对提高AlGaN/GaN HEMTs 击穿电压的研究

A novel AlGaN/GaN high electric mobility transistor（HEMT） with polyimide（PI）/chromium（Cr） as thepassivationlayerisproposedforenhancingbreakdownvoltageanditsDCperformanceisalsoinvestigated.The Cr nanoparticles firstly introduced in PI thin films by the co-evaporation can be used to increase the permittivity of PI film. The high-permittivity PI/Cr passivation acting as field plate can suppress the fringing electric field peak at the drain-side edge of the gate electrode. This mechanism is demonstrated in accord with measured results. The experimental results show that in comparison with the AlGaN/GaN HEMTs without passivation, the breakdown voltage of HEMTs with the PI/Cr composite thin films can be significantly improved, from 122 to 248 V.     

带有原位生长SiNx绝缘层的AlN/GaN毫米波高效率MIS-HEMT器件(英文)

本文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长原位SiNx栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。原位生长SiN_x栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍塌。所研制的MIS HEMTs在V_GS=2 V时最大饱和输出电流为2.2 A/mm,峰值跨导为509 m S/mm,在V_GS=-30 V时肖特基栅漏电流为4.7×10^-6 A/mm。采用0.15μm T形栅技术,获得98 GHz的f_T和165 GHz的f_MAX。大信号测量表明,在连续波模式下,漏极电压V_DS=8 V时,MIS HEMT在40 GHz下输出功率密度2.3 W/mm,45.2%的功率附加效率(PAE),而当V_DS增加到15 V时,功率密度提升到5.2 W/mm,PAE为42.2%。     

金属有机盐热分解法制备铌酸钾钠无铅压电薄膜

选用乙醇铌、乙酸钾、乙酸钠为原料,通过金属有机盐热分解法制备了Na0.5K0.5NbO3(NKN)无铅压电薄膜。研究了不同退火温度对NKN薄膜的晶体结构和形貌的影响。结果表明:当退火温度低于500℃时,所制NKN薄膜为无定形结构。650℃制备的NKN薄膜具有(100)晶面生长的择优取向;该薄膜的表面致密,颗粒尺寸分布均匀,10kHz的相对介电常数为258,介电损耗为0.05。该薄膜具有铁电体典型的电滞回线,剩余极化强度(Pr)和矫顽场强(EC)分别为3.45×10–6C/cm2和160×103V/cm。     

氮氩流量比对ErAlN薄膜及SAW滤波器的影响

该文采用射频反应磁控溅射方法在蓝宝石(0001)基底上沉积了不同氮氩流量比下的ErAlN薄膜,并基于ErAlN薄膜制备了声表面波(SAW)滤波器。结果表明,随着氮氩流量比的增加,薄膜结晶质量和c轴取向先变好再变差,表面粗糙度先减小后增加,当V(N₂)∶V(Ar)=12∶17时,ErAlN薄膜具有最好的结晶质量和最小的表面粗糙度。基于ErAlN薄膜制备的SAW滤波器在273～288 MHz均有谐振效应,当V(N₂)∶V(Ar)=12∶17时,SAW滤波器具有最小的插入损耗和最大的传输系数。     

基于聚酰亚胺/石墨复合衬底的快速响应MEMS柔性温度传感器

针对现有柔性温度传感器衬底导热慢的问题,为快速监测轴承等曲面的温度,向聚酰亚胺(PI)中掺入3wt%石墨(GR),制备高导热复合材料,得到的GR/PI复合薄膜导热率达到0.777 W·m^-1·K^-1,且具有良好的绝缘性。基于微加工技术,在GR/PI复合薄膜上制备了铂薄膜柔性温度传感器,改善了其动态响应特性,响应时间达到71 ms,优于纯PI衬底上的铂薄膜温度传感器。除此之外,所制备的柔性温度传感器的线性度、灵敏度和测量重复性等电学性能均较好。将制备的柔性温度传感器用于金属轴表面的温度测量,与商用红外摄像仪对比,两者测量值差别较小(±2℃以内)。     

CuCr合金催化剂制备条件对大电流CNTs阴极的影响

通过改变溅射功率以磁控溅射法制备了Cu/Cr合金催化剂,研究了化学气相沉积法制备的碳纳米管(CNTs)作为大电流密度场发射阴极的场发射性能。采用扫描电镜和场发射测试仪分别对不同功率催化剂制备的CNTs进行了形貌及性能分析。结果表明,根据溅射功率与催化剂颗粒的关系,可以通过调节溅射功率改变CNTs的长径比及密度,在250WCu/Cr催化剂制备的CNTs薄膜具备了良好的场发射性能,阴极电子发射的开启电场仅为1.47V/μm,当电场为3.23V/μm,发射电流密度可高达3259μA/cm2。     

化学浴沉积PbSe多晶薄膜及其光电性能初探

分别以硒脲和硒粉为Se2-制备剂的主要原料,用化学浴沉积法制备了PbSe多晶薄膜.对所制备薄膜用形貌、XRD、TEM和红外透射谱等方法进行表征分析.两种制备方法均获得了结晶度良好的PbSe多晶薄膜.以硒粉所制备PbSe膜颗粒度为1 μm,以硒脲所制备的薄膜颗粒度为0.3μm,小颗粒薄膜出现红外吸收限蓝移现象.测得由所制备的薄膜得到PbSe光导型探测器原型器件的电压响应率为1200V/W.     

Al薄膜对(002)ZnO/Al/Si结构基片中ZnO薄膜特性影响的实验研究

采用射频磁控溅射法沉积制备了(002)ZnO/A l/Si复合结构。研究了Al薄膜对(002) ZnO/Al/Si复合结构的声表面波器件(SAWD)基片性能影响以及当ZnO 薄膜厚度一定时的Al膜最佳厚度。采用X射线衍射(XRD)对Al和ZnO薄膜进行了结构表征 ,采用 扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜进行表面形貌表征,并从薄膜生长机理角度进行了分析。结果 表明,加Al薄膜有利于ZnO薄膜按(002)择优取向生长,并且ZnO 薄膜的结晶性能提高;与(002)ZnO/Si结构基片相比,当Al薄膜 厚为100nm时,(002)ZnO/Al/Si结构中ZnO薄 膜的机电耦合系数提高 了65%。     

复合氮化铝压电薄膜研制及其应用

采用中频(MF,40 kHz)双S枪磁控反应溅射制备出了氮化铝(AlN)压电薄膜;采用直流磁控溅射法制作了Mo电极薄膜;采用脉冲DC磁控溅射Au、Cr、Al靶分别制作Au/Cr底电极薄膜及Al/Cr顶电极薄膜。通过对AlN压电薄膜、Mo及Au电极薄膜进行了X线衍射(XRD)分析,结果表明,复合AlN压电薄膜(002)面、Mo薄膜(110)面及Au薄膜(111)面择优取向优良,说明选用Al/Cr/AlN/Au/Cr/YAG复合结构压电薄膜能研制出Ku波段及K波段声体波微波延迟线(BAWDL),其Ku及K波段BAWDL器件插入损耗分别低至43.7 dB、54.6 dB。     

IWO缓冲层对MOCVD-ZnO:B薄膜性能的影响研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的绒面ZnO透明导电(ZnO-TCO)薄膜应用于Si基薄膜太阳电池上能够形成"陷光结构",以提高薄膜太阳电池效率和稳定性。本文将电子束反应蒸发技术生长的掺W的In2O3(In2O3:W,(IWO)薄膜作为缓冲层,应用于MOCVD-ZnO:B薄膜与玻璃之间,可促进ZnO:B薄膜的生长,并且有效提升薄膜的光散射特性。当IWO缓冲层厚度为20nm时,获得的IWO/ZnO:B薄膜的电阻率为2.07×10-3Ω.cm,迁移率为20.9cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.44×1020 cm-3;同时,薄膜具有的透过率大于85%,且在550nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约9.5%,在800nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约4.5%。     

沉积气压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用等离子体增强脉冲激光沉积系统,在n型Si(100)基底上沉积了不同沉积气压下的纳米BN薄膜,利用红外光谱(FTIR)对BN薄膜进行了表征.通过原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌.在超高真空(＜5.0×10-7 Pa)情况下测量了薄膜的场致发射特性.实验结果表明,沉积气压对BN薄膜的场发射特性影响很大.BN薄膜的阈值电场随着沉积气压的升高而升高,发射极限电流随着沉积气压的升高而较小,但耐压特性提高.沉积气压为2 Pa时沉积的BN薄膜的场发射的阈值电场最低,为12 V/μm,当电场升高到27 V/μm时,场发射电流密度为140.6 μA/cm2;当沉积气压升高到5 Pa时,阈值电场升高为26 V/μm,当电场升高到59 V/μm时,发射电流密度为187.5 μA/cm2;沉积气压升高到15 Pa时的样品的阈值电场已经高达51 V/μm.所有BN薄膜的F-N曲线都符合F-N理论,表明电子发射是通过隧穿表面势垒完成的.     

金属颗粒对微小孔激光器增强透射的研究

制备了带有金属纳米颗粒结构的微小孔径垂直腔面发射激光器(NA-VCSEL)。当小孔和金属颗粒的直径分别为400 nm和100 nm时,其最大输出光功率达到了0.5 mW,比400 nm单个小孔的最大输出光功率提高了0.2 mW。实验和理论验证了金属纳米颗粒结构对NA-VCSEL输出光功率的增强作用。     

n-ZnO/p-GaAs异质结光电探测器光电特性研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在p-GaAs外延片 上生长了n型ZnO薄膜,制备了n-ZnO薄膜/p-GaAs 异质结光电探测器原型器件。X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明, 生长在GaAs表面上的ZnO薄膜具有较高的结晶质量。在反向偏压下,器件表现出良好的近红 外探测性能,工作电压在－0.5V到－4.0V时,光谱响应 度峰值在850nm附近;当反向电压为－2.0V 时,光响应度达到饱和 ,响应度峰值达到10.17A/W。而比探测 率峰值则在－2.0V达到最大值2.06×10¹⁰ cm Hz1/2/W, 之后下降。反向工作电压下的光谱响应度和比探测率曲线表明, 器件对850nm附近的近红外光具有较强的选择性(FWHM 约为30nm)。     

ZnO薄膜紫外探测器的光电性质

采用直流反应磁控溅射的方法制备ZnO薄膜, 用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)分别表征ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌等特征。并用此材料制备Au/ZnO/Au金属-半导体-金属(MSM)结构光电导型ZnO薄膜紫外光探测器。实验结果表明, ZnO探测器在360 nm出现明显光响应,其光电流为2.5 mA, 在5 V偏置电压下暗电流为250 μA; ZnO紫外探测器在250～380 nm的紫外波段, 探测器有很明显的光响应, 且光电流响应比较平坦; 在380～430 nm区域, 光响应明显下降; 其光响应的上升与下降弛豫时间分别为20 s与80 s。从光谱响应图中可以看出紫外(360 nm)比可见区(450 nm)的光响应高出3个数量级, 薄膜表面存在的缺陷(如氧空位)在ZnO紫外探测器的光电效应中有重要作用。     

La掺杂对PZT薄膜光伏特性的影响

采用溶胶-凝胶法在LNO/Si衬底上制备了(Pb1-xLax)(Zro.52Ti048)1-x/4O3 (PLZT)多晶薄膜.XRD图谱显示,通过600C的快速热退火过程制备出了同时具有三方相和四方相的PLZT薄膜,并且薄膜呈现(110)晶向择优生长;拉曼图谱进一步证实了薄膜同时具有三方相和四方相;研究样品的电滞回线发现,随着La含量的减小,薄膜的电滞回线不断宽化;同时,通过光伏效应测试得出结论,当La含量从1％增加到6％时,光生电压逐渐增大,并在6％时达到极大值,当La含量进一步增加时,光生电压反而随之减小.     

光诱导氧化钒薄膜原位太赫兹波调制特性研究

采用磁控溅射及快速热氧化法在c-Al2O3基底制备出高质量的氧化钒薄膜。首先,分析结果表明所制备的氧化钒薄膜表面颗粒大小均匀,表面均方根粗糙度约为16.75 nm,主要成分为VO2和V2O5,V4+离子的含量为78.59%,所制备的氧化钒薄膜具有稳定的热致相变特性;其次,光诱导下薄膜的THz波调制特性研究结果显示,随着激励光功率增大,薄膜的THz透过率逐渐减小;最后,经过多次原位反复测试结果表明所制备的氧化钒薄膜具有稳定可逆的THz波调制特性,可应用于太赫兹开关和调制器等集成式太赫兹功能器件。     

磁控溅射结合快速热处理制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射结合快速热处理工艺制备了具有金属-半导体相变特性的氧化钒(VOx)薄膜。利用XRD,XPS和SEM对薄膜结晶结构、薄膜中V的价态与组分及表面微观形貌进行分析,利用四探针测试法及太赫兹时域频谱系统对薄膜的电学和光学特性进行测量。结果表明:新制备VOx薄膜以非晶态V2O5为主;350℃,30 s快速热处理后,薄膜中V的整体价态降低,表面颗粒分布更加致密;500℃,30 s快速热处理后,薄膜中VO2(002)向单斜结构的VO2(011)转变,VO2(011)占主要成分,薄膜显示出明显的金属-半导体相变特性,方块电阻下降达到3个数量级,太赫兹透过率下降接近70%,热致相变性能良好。     

碳氮纳米管薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体增强化学气相沉积技术,在玻璃衬底上600℃～650℃的低温下制备出了碳氮纳米管薄膜,氮含量为12％,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)和Raman光谱等测试手段对所制备薄膜的表面形貌、微结构和成分进行了分析,并研究了其场致电子发射特性,阈值电场为3．7V／μm。当电场为8V／μm时,电流密度为413．3μA／cm^2,实验表明该薄膜具有优异的场发射性能,而且用这种方法制备的薄膜将大大简化平板显示器件的制作工艺。     

脉冲激光沉积制备Ge纳米薄膜的研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Ar环境下于Si基片上制备出Ge纳米薄膜.用X射线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)观测了薄膜的微观结构和形貌,分析了它们随激光能量密度和衬底温度的变化情况.结果表明:Ge薄膜在室温下即可以结晶,其平均品粒尺寸随脉冲激光能量密度的增大而增大.当脉冲激光能量密度为0.94 J/cm2时,所制备的薄膜由约13 nm的颗粒组成;当脉冲激光能量密度增大为1.31 J/cm2时,颗粒的平均尺寸增大为56 nm,凡薄膜表面变得比较均匀.此外,当衬底温度从室温升到450℃过程中,晶粒平均尺寸随温度升高而增大.在实验基础上,对薄膜的生长机理进行了分析.     

一种NiO薄膜的新型制备方法及其应用

利用热氧化法,在紫外线光源催化作用下,在N型硅衬底上沉积氧化镍(NiO)薄膜,制备具有半导体特性的NiO/Si异质结二极管。使用JASCO NRS-3100测量薄膜拉曼散射频谱,分析不同氧化时间、不同紫外线光源、不同退火条件对NiO薄膜性能的影响。实验结果表明:氧化时间为60 min时,金属Ni能够充分氧化;含臭氧水银灯比金属卤化物灯更有助于金属Ni的氧化反应;氮气下退火30 min,有助于消除晶格损伤,改善薄膜特性。通过Phillips X'Pert衍射仪分析NiO薄膜的晶体结构,Keysight B1500A半导体参数测量仪测量NiO/Si二极管的I-V特性,当二极管两端电压分别为2 V和-2 V时,电流密度相差3个数量级,表现出良好的整流特性。